中厚板氣體保護焊不清根熔透焊技術研究

劉小龍，胡元峰，隗會軍

（海波重型工程科技股份有限公司，湖北 武漢 430207）

0 引言

在常規橋梁鋼結構焊接施工中，對中厚板（t≥25 mm）的對接及熔透角接通常采用的開坡口正面打底填充焊蓋面焊，反面碳弧氣刨清根，去除焊縫根部有害物質后再進行填充蓋面焊，以達到熔透的效果。

常規的CO2氣體保護焊焊接工藝要達到焊縫熔透，必須對構件開坡口進行處理。在焊接時，要避免焊穿，控制裝配精度要留1～2 mm 鈍邊。常規的焊接弧長在焊接時不能完全熔化鈍邊，焊接時產生夾渣等有害物質，因此需要熔透就要采用碳弧清根清除焊縫鈍邊根部的有害物質。大面積使用碳棒進行清根，噪聲大，產生有害氣體多，焊材使用量也會增加，特別是在狹小空間中的熔透角接，如橋梁鋼結構支座處，設備無法滿足清根的要求等。在有限的條件下，且滿足焊縫熔透，達到設計及規范要求的情況下，避免大量清根焊及節約成本，將是迫切需要解決的難題。

現如今行業內采用氣體保護焊配合埋弧焊來實現不清根達到熔透的工藝技術已經非常成熟，但在狹小空間內只能使用氣體保護焊時，此工藝難以滿足此要求。本文結合深熔弧模式優化焊接工藝，采用大量的工藝試驗及鋼結構生產的實際情況改進中厚板的對接及熔透角接焊接工藝，減少反面清根的環節，達到狹小空間不清根焊及節約成本的目的。

1 試驗過程

1.1 試驗基本情況

（1）焊接設備。采用D-Arc 焊機的深熔弧模式，較傳統焊接設備，焊接電流更大、焊絲潛入母材坡口深入產生電弧，加熱母材深處，實現深的熔深，大的電流增加電焊弧長，使坡口內鈍邊更易熔化，填埋式弧焊也不易引起缺陷的產生，如氣孔、夾渣等。同時也減少焊縫飛濺，焊縫表面更易清理。

（2）試驗材料。試驗用的母材采用Q345qD 橋梁用結構鋼，板厚為36 mm。試驗用的焊材采用G49A2C1S6（直徑1.2 mm）實芯焊絲，氣體采用CO2氣體保護。

（3）試驗項目。項目一共分為兩組，一組為“X”型坡口對接，另外一組為“K”型坡口角接，均要求熔透焊接，具體見表1。

表1 試驗項目

1.2 試驗過程

（1）試驗前調試好焊機、準備碼板、引熄弧板、電焊手套、面罩、打磨機、敲渣錘、焊材等。

（2）試板裝配。清除坡口兩側范圍內50 mm 的鐵銹、底漆、氧化皮等。打磨出金屬光澤后進行組裝，不留裝配間隙。然后用碼板進行固定，試板兩頭安裝引熄弧板。

（3）焊前準備。采用烘槍對試板進行焊前預熱，預熱溫度控制在60～120℃，并采用紅外線測溫儀在坡口兩側50 mm 及坡口中心測量溫度。預熱過程中產生的水汽及浮銹，應及時進行清理。

（4）焊接。預熱溫度達到后開始焊接，采用D-Arc焊機焊接，采用推焊法（見圖1）焊槍與試件保持40°～45°。

圖1 推焊法

對接試板焊接順序及焊接工藝見表2。

表2 對接試驗項目（S-1）不清根

1 層采用D-Arc 深熔模式CO2氣體保護焊焊接打底，2～3 層填充，后翻身背面采用D-Arc 深熔模式CO2氣體保護焊焊接打底填充，蓋面。打底時電流控制在450～500A；再次翻身焊接6～8 層蓋面層。焊接工藝參數見表3。

表3 焊接工藝參數（S-1）不清根

角接熔透試板焊接順序及焊接工藝見表4。

表4 熔透角接試驗項目（S-2）不清根

第1、2 層采用D-Arc 深熔模式CO2氣體保護焊焊接打底填充，后焊接背面3、4層，采用D-Arc 深熔模式CO2氣體保護焊焊接打底填充，蓋面。打底時電流控制在450～500A。再次翻身焊接5～8 層填充層及9～11 蓋面層。焊接工藝參數見表5。

表5 焊接工藝參數（S-2）不清根

1.3 試驗結果

（1）焊縫無損檢測。焊縫24 h 后進行無損檢測，結果表明均達到熔透，滿足規范[1-3]要求。

（2）試板力學檢測。對試板進行破壞性試驗，試驗項目有接頭拉伸、焊縫沖擊、彎曲、延伸率、維氏硬度及金相試驗。試驗結果見表6，均滿足規范要求。

表6 破壞性試驗結果

金相試驗結果見表7。

表7 破壞性試驗結果

金相試驗結果表明，焊縫內部無氣孔、夾渣、未融合等缺陷，滿足規范要求。

2 結論

以上結果顯示，中厚板（t≥25 mm）采用深熔弧模式結合設備可以滿足CO2氣體保護焊不清根熔透的要求，檢測結果均滿足規范的相應要求，可達到在有限的空間下，節約焊材及提高工裝效率的目的。